WO2018235645A1

WO2018235645A1 - 緩衝器

Info

Publication number: WO2018235645A1
Application number: PCT/JP2018/022184
Authority: WO
Inventors: 寛洋野口
Original assignee: Ｋｙｂモーターサイクルサスペンション株式会社
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2018-12-27
Also published as: EP3643944A1; JP6894774B2; US20210122440A1; JP2019002545A; EP3643944A4

Abstract

シリンダ（３０）と、シリンダ（３０）内に軸方向へ移動可能に挿入されるピストンロッド（３２）と、ピストンロッド（３２）の外周であって伸長時に接近するピストン（３１）とロッドガイド（３３）の間に設けられ、圧縮されるとピストン（３１）とロッドガイド（３３）を離間させる方向へ附勢するばね部材（４）とを備え、ばね部材（４）は、第一ばね（５）と、第一ばね（５）に直列配置される第二ばね（６）と、第一ばね（５）と第二ばね（６）が密着高さになるより前に第一ばね（５）の収縮を規制する規制部（７）とを有する。

Description

緩衝器

　本発明は、緩衝器の改良に関する。

　従来、緩衝器は、懸架ばね、伸切ばね、及びバランスばね等の機能（用途）の異なる複数種類のばねを備える。

　例えば、ＪＰ２０１３－１０８５４２Ａに開示されているように、伸切ばねは、緩衝器が最伸長状態に近づくと圧縮されて弾性力を発揮し、緩衝器を収縮方向へ附勢する。よって、当該伸切ばねにより緩衝器の伸長作動が妨げられて伸長速度が減速し、最伸長時の衝撃を緩和できる。

　また、例えば、ＪＰ２０１０－１８５５７２Ａに開示されているように、バランスばねは、車体を弾性支持する懸架ばねをエアばねとした緩衝器に利用され、緩衝器の最伸長時におけるエアばねの弾性力を相殺する弾性力を発揮する。このようなバランスばねを設けると、エアばねのばね特性と、バランスばねのばね特性の合成の特性をコイルばねからなる懸架ばねのばね特性に近づけて車両の乗り心地を良好にできる。

　伸切ばね及びバランスばねは、ともに、緩衝器の伸長時に接近する二つの部材の間に設けられ、圧縮されると二つの部材を離間する方向へ附勢して、緩衝器を収縮方向へ附勢するばねである。さらに、伸切ばねとバランスばねは、緩衝器の収縮量が所定よりも小さくなると圧縮されて弾性力を発揮するばねであり、緩衝器の収縮量が所定よりも大きい領域では機能しない。

　そして、伸切ばね及びバランスばねのように、緩衝器が最伸長した状態から最収縮するまでの全ストローク領域の一部で機能して、緩衝器を収縮方向へ附勢するばね（以下、伸切ばね等という）を備えた緩衝器では、伸切ばね等が機能する所定のストローク領域からそれ以外のストローク領域へ移行する際、伸切ばね等の伸切りを境に緩衝器全体としてのばね特性が変化する。

　このように、緩衝器全体としてのばね特性がストロークの途中で切り換わる場合には、ばね特性の変化が急激に起こるのを抑制するのが好ましく、その対策としては、伸切ばね等のばね定数を途中で切り換えて、伸切ばね等のばね特性を二段特性にするのが有効である。そして、伸切ばね等のばね特性を二段特性にするには、不等ピッチのコイルばねを利用する方法と、長さの異なる一対のばねを並列に配置する方法があるが、これらの方法を採用できない場合がある。

　まず、伸切ばね等として不等ピッチのコイルばねを利用する場合、コイルばねの一部にピッチの小さい小ピッチ部を設け、圧縮の過程で小ピッチ部の線材を密着させるのを境にばね定数を切り換える。つまり、不等ピッチのコイルばねを利用してばね特性を二段特性にする場合、小ピッチ部の線材を密着させる必要がある。しかし、線材が密着する小ピッチ部では特に、バックリングが生じやすく、伸切ばね等にバックリングが生じると、緩衝器の摺動部を傷付ける虞がある。さらに、不等ピッチのコイルばねでは、線径を途中で変えられないので重量が重くなる。

　次に、伸切ばね等として、並列に配置された一対のばねを利用する場合、径方向に嵩張るので取付スペースを確保するのが難しい。例えば、緩衝器がシリンダと、シリンダに出入りするピストンロッドとを備え、ピストンロッドとシリンダとの間に一対のばねを並列に配置する場合、緩衝器を搭載する車両等に応じてシリンダ径及びピストンロッド径が予め決められているのが一般的であり、シリンダとピストンロッドとの間に一対のばねを並列に配置するスペースを確保できない場合がある。このような問題は、ＪＰ２０１０－１８５５７２Ａに開示されているように、伸切ばねと、バランスばねの両方をシリンダ内に並列に設ける場合にも起こり得る。

　これらの事情から、従来の緩衝器では、所定のストローク領域で緩衝器を収縮方向へ附勢するばね部材のばね特性を二段特性にしたくても実現できない場合がある。そこで、本発明は、このような不具合を解消し、所定のストローク領域で緩衝器を収縮方向へ附勢するばね部材のばね特性を二段特性にできる緩衝器の提供を目的とする。

　そのため、緩衝器は、チューブ内に軸方向へ移動可能に挿入される軸部材の外周であって伸長時に接近する二つの部材の間に設けられ、圧縮されると前記二つの部材を離間させる方向へ附勢するばね部材を備え、前記ばね部材が第一ばねと、前記第一ばねに直列配置される第二ばねと、前記第一ばねと前記第二ばねが密着高さになるより前に前記第一ばねの収縮を規制する規制部とを有する。

図１は、本発明の第一の実施の形態に係る緩衝器を簡略化して示した縦断面図である。図２は、本発明の第一の実施の形態に係る緩衝器の一部を具体的に示した部分拡大縦断面図である。図３は、本発明の第一の実施の形態に係る緩衝器のばね特性を示した図である。図４は、本発明の第一の実施の形態に係る緩衝器の第一の変形例を示し、変更部を示した部分拡大縦断面図である。図５は、本発明の第一の実施の形態に係る緩衝器の第二の変形例を示し、変更部を示した部分拡大縦断面図である。図６は、本発明の第二の実施の形態に係る緩衝器を簡略化して示した縦断面図である。図７は、本発明の第二の実施の形態に係る緩衝器のばね特性を示した図である。

　以下に本発明の実施の形態の緩衝器について、図面を参照しながら説明する。いくつかの図面を通して付された同じ符号は、同じ部品か対応する部品を示す。

　図１，６に示す本実施の形態に係る緩衝器Ｄ１，Ｄ２は、二輪車又は三輪車等の鞍乗型車両において前輪を懸架するフロントフォークに利用されている。以下の説明において、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ１，Ｄ２を備えたフロントフォークが車両に取り付けられた状態での緩衝器Ｄ１，Ｄ２の「上」「下」を、特別な説明がない限り、単に緩衝器Ｄ１，Ｄ２の「上」「下」という。

　＜第一の実施の形態＞
　図１に示すように、本発明の第一の実施の形態に係る緩衝器Ｄ１は、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１とを有して構成されるテレスコピック型のチューブ部材１と、チューブ部材１内に収容されてアウターチューブ１０とインナーチューブ１１との間に介装される懸架ばね２及び緩衝器本体３と、緩衝器本体３の伸長時に接近するピストン３１とロッドガイド３３との間に設けられ、圧縮されるとこれらを離間させる方向へ附勢するばね部材４とを備える。

　チューブ部材１は、本実施の形態において、倒立型となっており、アウターチューブ１０を上側（車体側）へ、インナーチューブ１１を下側（車軸側）へ向けて配置される。つまり、本実施の形態では、アウターチューブ１０が車体側チューブ、インナーチューブ１１が車軸側チューブとなっている。

　アウターチューブ１０は、車体側ブラケット（図示せず）を介して鞍乗型車両の車体に連結され、インナーチューブ１１は、車軸側ブラケット１２を介して鞍乗型車両の前輪の車軸に連結されている。アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間には、ブッシュ１３，１４が設けられており、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０内を円滑に摺動できる。そして、車両が凹凸のある路面を走行する等して前輪が上下に振動すると、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に出入りして緩衝器Ｄ１が伸縮する。

　アウターチューブ１０の上端開口は、キャップ１５で塞がれる。また、インナーチューブ１１の下端開口は、車軸側ブラケット１２で塞がれる。さらに、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１の重複部の間は、オイルシール、ダストシール等のシール部材１６で塞がれる。このように、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ１では、チューブ部材１の内側と外側を区画してチューブ部材１内に液体と気体を封入し、これらがチューブ部材１外へ漏れるのを防止する。

　チューブ部材１内に収容される緩衝器本体３は、シリンダ３０と、シリンダ３０内に摺動自在に挿入されるピストン３１と、一端がピストン３１に連結されて他端がシリンダ３０外へ突出するピストンロッド３２と、シリンダ３０の一端部に設けられてピストンロッド３２を摺動自在に軸支する環状のロッドガイド３３とを有する。

　本実施の形態において、緩衝器本体３は、倒立型となっており、シリンダ３０を上側（車体側）へ、ピストンロッド３２を下側（車軸）へ向けて配置されている。そして、シリンダ３０は、アウターチューブ１０の内側に設けられ、キャップ１５を介してアウターチューブ１０に連結される。その一方、シリンダ３０から下方へ突出するピストンロッド３２の下端部が車軸側ブラケット１２を介してインナーチューブ１１に連結される。

　このように、緩衝器本体３は、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１との間に介装されており、緩衝器Ｄ１が伸縮すると、ピストンロッド３２がシリンダ３０に出入りして伸縮する。このように緩衝器本体３が伸縮すると、ピストン３１がシリンダ３０内を上下（軸方向）に移動する。

　シリンダ３０内には、作動油等の液体が収容されている。そして、ピストン３１がシリンダ３０内を上下に移動すると、ピストン３１で区画された二つの部屋Ｒ１，Ｒ２の間を液体が行き来する。緩衝器本体３は、当該液体の流れにピストン３１等に設けた減衰要素で抵抗を与え、緩衝器Ｄ１の伸縮作動を妨げる減衰力を発揮する。減衰要素は、如何なる構成であってもよいので、ここでの詳細な説明を省略するが、例えば、図２に示すような、ピストン３１に積層されるリーフバルブＶ等を利用できる。

　また、図示を省略するが、シリンダ３０内には、フリーピストン、ブラダ、ベローズ等の可動隔壁によって膨縮可能な気室が形成されている。そして、当該気室によりシリンダ３０に出入りするピストンロッド体積分のシリンダ内容積変化を補償したり、温度変化による液体の体積変化を補償したりする。

　なお、緩衝器本体３の構成は、適宜変更できる。例えば、緩衝器本体３を正立型にして、シリンダ３０を車軸側へ、ピストンロッド３２を車体側へ向けて配置してもよい。また、気室に替えて、内部に液体を貯留する液溜室で体積補償等をしてもよい。この場合には、シリンダ３０とは別置き型のリザーバタンクを設け、当該リザーバタンク内に液溜室を形成してもよく、緩衝器本体３を正立型にした場合には、チューブ部材１と緩衝器本体３の間を液溜室として利用してもよい。さらに、ピストン３１の両側へピストンロッド３２を延ばして、緩衝器本体３を両ロッド型にしてもよい。

　つづいて、チューブ部材１と緩衝器本体３との間には、懸架ばね２が収容されている。懸架ばね２は、コイルばねであり、圧縮されると弾性変形して変形量に見合った弾性力を発揮する。懸架ばね２の上端は、シリンダ３０の外周に設けた筒状のばね受け２０、シリンダ３０、及びキャップ１５を介してアウターチューブ１０に支持される。その一方、懸架ばね２の下端は、車軸側ブラケット１２を介してインナーチューブ１１に支持される。

　このように、懸架ばね２は、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１との間に介装されている。そして、緩衝器Ｄ１が収縮してシリンダ３０がインナーチューブ１１内へ進入すると、懸架ばね２の変形量が大きくなって懸架ばね２の弾性力が大きくなる。

　当該懸架ばね２の弾性力は、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１を離間させ、緩衝器Ｄ１を伸長させる方向へ作用する。そして、車両に利用される緩衝器Ｄ１では、懸架ばね２で車体を弾性支持するようになっている。緩衝器Ｄ１が伸長するのに伴い緩衝器本体３が伸長するので、懸架ばね２は緩衝器本体３を伸長方向へ附勢しているともいえる。

　また、緩衝器本体３内には、緩衝器本体３の伸長時に接近するピストン３１とロッドガイド３３との間にばね部材４が設けられている。当該ばね部材４は、コイルばねからなる第一ばね５と第二ばね６とを有し、圧縮されるとこれらが弾性変形するので、変形量に見合った弾性力を発揮する。

　当該ばね部材４の弾性力は、ピストン３１とロッドガイド３３を離間させ、緩衝器Ｄ１を収縮させる方向へ作用する。そして、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ１では、ばね部材４が伸切ばねとして機能する。伸切ばねとは、緩衝器Ｄ１の最伸長時の衝撃を緩和するためのばねであり、緩衝器Ｄ１が伸切り（最伸長状態）に近づくと機能する。

　このように、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ１は、緩衝器本体３を伸長方向へ附勢して車体を弾性支持する懸架ばね２と、最伸長時近傍で緩衝器本体３を収縮方向へ附勢して、最伸長時の衝撃を緩和する伸切ばね（ばね部材４）とを備える。

　ばね部材４は、直列に設けた第一ばね５及び第二ばね６と、第一ばね５及び第二ばね６が密着高さになるより前に第一ばね５の収縮を規制する規制部７とを有する。

　規制部７は、ピストンロッド３２の外周に摺動自在に装着されている。より詳しくは、図２に示すように、規制部７は、内側にピストンロッド３２が挿通される筒状のガイド７ａと、ガイド７ａの軸方向の一端部から径方向外方へ突出する環状のばね受け部７ｂとを含む。

　本実施の形態では、ガイド７ａにおける軸方向の両端部内周にそれぞれ環状のブッシュ７０，７１を嵌合し、これらブッシュ７０，７１の内周をピストンロッド３２の外周に摺接させている。このため、規制部７がピストンロッド３２に対して軸方向へ円滑に摺動できる。しかし、規制部７の良好な摺動性を確保できれば、ブッシュ７０，７１を省略できる。

　つづいて、第一ばね５と第二ばね６は、ともに、コイルばねであり、圧縮されると弾性変形して変形量に見合った弾性力を発揮する。第一ばね５は、一端をばね受け部７ｂに支えられた状態でガイド７ａの外周に配置される。その一方、第二ばね６は、ばね受け部７ｂを挟んで第一ばね５の反対側に設けられ、一端をばね受け部７ｂで支えられている。

　このように、本実施の形態のばね部材４では、ガイド７ａ側の第一ばね５と、反対側の第二ばね６とでばね受け部７ｂを挟んだ状態となっており、第一ばね５と第二ばね６が直列に配置されている。そして、このように直列配置された第一ばね５と第二ばね６の内側にピストンロッド３２が挿通されている。

　また、本実施の形態では、第一ばね５が第二ばね６の上側に設けられ、ばね部材４の下端部に位置する第二ばね６の下端部外周に環状のばね部材受け部８が嵌合する。ばね部材受け部８の内径は、ピストンロッド３２の外径よりも大きい。その一方、ばね部材受け部８の外径は、シリンダ３０の内周に嵌合可能な径となっている。

　このため、ピストンロッド３２がばね部材４内を軸方向へ移動する際に、ばね部材受け部８が当該移動の妨げにならない。また、ばね部材受け部８の外周をシリンダ３０で支えているので、ばね部材受け部８が径方向へずれてピストンロッド３２に干渉するのを防止できる。

　前述のように、ばね部材受け部８に第二ばね６の下端部が嵌合するので、第二ばね６がシリンダ３０内で径方向へずれるのをばね部材受け部８で防止できる。そして、ばね部材受け部８から上方へ延びる第二ばね６の上側に、第一ばね５と規制部７が積層される。また、当該規制部７は、ばね受け部７ｂを下側へ、ガイド７ａの先端を上側へ向けて配置されている。

　ばね受け部７ｂから上方へ延びるガイド７ａの軸方向長さは、ばね受け部７ｂに起立する第一ばね５の自然長（荷重を負荷しない状態での軸方向長さ）よりも短く、第一ばね５の密着高さ（コイルばねの線材が全て接触するまで圧縮された状態での軸方向長さ）よりも長く設定されている。このため、無負荷状態では、第一ばね５の上端がガイド７ａの先端から上方へ突出する。

　また、ピストンロッド３２の外周であってばね部材４よりも上側（ピストン３１側）には、第一ばね５の上端とガイド７ａの先端に対向するようにストッパ３２ａが設けられている。

　より詳しくは、本実施の形態に係るピストンロッド３２は、棒状のロッド本体３２０と、当該ロッド本体３２０の先端部外周に螺合して外周にピストン３１を保持するセンターロッド３２１とを有する。ストッパ３２ａは、センターロッド３２１におけるピストン保持部３２ｂよりも下側（ロッドガイド３３側）に形成されており、ばね部材４に対向する部分が平坦面となっている。

　ストッパ３２ａは、ピストン３１とともにシリンダ３０内を移動する。そして、緩衝器Ｄ１が伸長して伸切りに近づき、ピストン３１がロッドガイド３３にある程度接近すると、ストッパ３２ａが第一ばね５の上端に当接し、ばね部材４がストッパ３２ａとロッドガイド３３とで挟まれて圧縮される。すると、第一ばね５と第二ばね６の収縮によりばね部材４が収縮し、収縮量に見合った弾性力を発揮する。当該ばね部材４の弾性力とは、第一ばね５と第二ばね６とを含むばね部材４全体としての弾性力のことである。

　また、前述のように、ばね受け部７ｂから突出するガイド７ａの軸方向長さは第一ばね５の密着高さよりも長い。よって、ばね部材４を圧縮していくと、第一ばね５が密着高さになるより前にガイド７ａの先端がストッパ３２ａに突き当たり、それ以上第一ばね５が収縮するのを防ぐ。また、前述のように、規制部７は、第一ばね５及び第二ばね６が密着高さになるより前に、第一ばね５の収縮を規制する。よって、第一ばね５の収縮がガイド７ａで規制された状態で、ばね部材４をさらに圧縮した場合には、第二ばね６のみが収縮する。

　上記構成によれば、ガイド７ａの先端がストッパ３２ａに当接したときのばね部材４の軸方向長さを所定長Ｍとすると、ばね部材４が所定長Ｍよりも長い場合には、直列につながる第一ばね５と第二ばね６の両方が機能する。このため、第一ばね５と第二ばね６とを含むばね部材４全体としてのばね定数（ばね部材４のばね定数）は、直列につながる第一ばね５と第二ばね６の全体のばね定数となる。

　その一方、ばね部材４が所定長Ｍ以下の場合には、第二ばね６のみが機能する。このため、ばね部材４のばね定数は、第二ばね６単体のばね定数となり、第一ばね５と第二ばね６の全体のばね定数よりも大きくなる。このように、本実施の形態では、ばね部材４を圧縮していくと、ばね部材４が所定長Ｍになるのを境に、ばね部材４のばね特性をばね定数の小さな特性からばね定数の大きな特性へ切り換えて、二段特性にできる。

　上記構成によれば、ばね部材４のばね特性を二段特性にする場合であっても、第一ばね５が密着高さになる前に当該第一ばね５の収縮を規制してばね定数を切り換えているので、第一ばね５にバックリングが生じるのを抑制できる。さらに、第一ばね５と第二ばね６の二本のばねを利用してばね部材４のばね特性を二段特性にしているので、各ばね（第一ばね５と第二ばね６）の線径等を所望のばね定数に合せて、最適な設計にできる。

　また、ガイド７ａにより、第一ばね５の収縮量を制限できる。具体的に、第一ばね５の収縮可能量は、第一ばね５がガイド７ａから上方へ突出する突出量である。よって、第一ばね５の収縮可能量が一見して分かりやすく、当該収縮可能量の設定が容易である。また、ガイド７ａをピストンロッド３２の外周に摺動自在に装着しているので、規制部７のピストンロッド３２に対する嵌合長が長くなり、ばね受け部７ｂの傾きを防止できる。これにより、第一ばね５及び第二ばね６の傾きを抑制できる。

　以下、伸切ばねとして機能するばね部材４の作動について、図３を参照しながら説明する。

　図３には、緩衝器Ｄ１の全ストローク領域のうちの、ばね部材４が機能するストローク領域Ｈを含む一部のストローク領域での緩衝器Ｄ１全体としてのばね特性を実線で示している。さらに、図３には、ばね部材４に替えて、ばね定数が一定のコイルばねからなる従来の伸切ばねを使用した場合のばね特性を点線で示している。

　また、以下の説明では、図３に示すように、緩衝器Ｄ１の最伸長時をストローク量の基準（ストローク量ゼロ）とし、当該最伸長時からの収縮量をストローク量とする。つまり、ストローク量の減少は、緩衝器Ｄ１の伸長を意味し、ストローク量の増加は、緩衝器Ｄ１の収縮を意味する。

　本実施の形態に係るばね部材４は、最伸長時を含む最伸長時近傍のストローク量の小さいストローク領域Ｈで圧縮されて弾性力を発揮し、緩衝器Ｄ１を収縮方向へ附勢する。当該ばね部材４による緩衝器Ｄ１を収縮方向へ附勢する力（収縮方向の附勢力）は、緩衝器Ｄ１の最伸長時に最大となる。反対に、緩衝器Ｄ１が収縮してストローク量が大きくなると、ストローク領域Ｈの終端でばね部材４が伸切り、以降のストローク領域Ｉではその力を発揮しない。

　その一方、懸架ばね２は、緩衝器Ｄ１の略全ストローク領域で機能して、緩衝器Ｄ１を伸長方向へ附勢する。よって、ばね部材４が機能するストローク領域Ｈでは、緩衝器Ｄ１全体としてのばね特性が、ばね部材４のばね特性と懸架ばね２のばね特性の合成の特性となる。しかし、ばね部材４が伸び切った後のストローク領域Ｉでは、緩衝器Ｄ１全体としてのばね特性が、懸架ばね２のばね特性となる。

　懸架ばね２による緩衝器Ｄ１を伸長方向へ附勢する力（伸長方向の附勢力）は、緩衝器Ｄ１の最収縮時に最大となり、ストローク量の減少、即ち、緩衝器Ｄ１の伸長に伴い小さくなる。そして、ばね部材４が機能するストローク領域Ｈの途中（図３中、ストローク量Ｐ）で、ばね部材４による収縮方向の附勢力が懸架ばね２による伸長方向の附勢力と釣り合い、さらに緩衝器Ｄ１が伸長すると、ばね部材４による収縮方向の附勢力が懸架ばね２による伸長方向の附勢力を上回る。すると、緩衝器Ｄ１が全体として収縮方向へ力を発揮するようになり、当該収縮方向の力で緩衝器Ｄ１の伸長速度（ピストン速度）を減速できる。よって、緩衝器Ｄ１の最伸長時の衝撃を緩和できる。

　また、ばね部材４が機能するストローク領域Ｈにおける収縮側の領域ｈ１では、ばね部材４の収縮量が小さく、第一ばね５の収縮が規制部７により規制されていない。よって、当該領域ｈ１では、ばね部材４のばね定数が直列につながる第一ばね５と第二ばね６の全体のばね定数となる。その一方、ばね部材４が機能するストローク領域Ｈにおける伸長側の領域ｈ２では、ばね部材４の収縮量が大きくなって、第一ばね５の収縮が規制部７で規制される。よって、当該領域ｈ２では、ばね部材４のばね定数が第二ばね６単体のばね定数となって、収縮側の領域ｈ１のばね定数よりも大きくなる。

　このように、ばね部材４のばね特性が二段特性になり、収縮側の領域ｈ１でのばね定数が小さくなる。よって、緩衝器Ｄ１全体としてのばね特性がばね部材４の伸切りを境に急激に変化するのを防止できる。換言すると、ばね部材４が機能するストローク領域Ｈでのばね特性と、ストローク領域Ｉにおける懸架ばね２のばね特性とのつながりを滑らかにできる。

　さらに、収縮側の領域ｈ２でのばね部材４のばね定数を小さくしても、伸長側の領域ｈ２では、ばね部材４のばね定数が大きくなる。よって、ばね部材４による収縮方向の附勢力と懸架ばね２による伸長方向の附勢力が釣り合い、緩衝器Ｄ１の発揮する力がゼロになるストローク量Ｐを、ばね定数が一定の伸切ばねを利用したとき（図３中、点線）と変えずに、緩衝器Ｄ１の最伸長時における圧縮に抗する力（図３中、Ｆ）を確保できる。

　また、伸切ばねとして機能するばね部材４のばね特性を二段特性にすると、緩衝器Ｄ１のストローク量がストローク量Ｐのときのばね定数を小さくできる。これは、緩衝器Ｄ１を搭載するフロントフォークがモトクロス競技用の車両に利用される場合において特に有効である。

　なぜなら、モトクロス競技では、車輪が地面から離れる機会が多いためである。より詳しくは、車輪が地面から浮いた状態では緩衝器Ｄ１に負荷がかからない。このような無負荷状態では、緩衝器Ｄ１がストローク量Ｐになるまで収縮した状態となる。よって、着地時には、緩衝器Ｄ１が略ストローク量Ｐとなった状態から収縮を開始するのであるが、ストローク量Ｐでのばね定数を小さくすると、当該収縮開始時に緩衝器Ｄ１が収縮し易く、着地時の衝撃をいなして乗員の受ける衝撃を緩和できる。

　以下、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ１の作用効果について説明する。本実施の形態において、緩衝器Ｄ１は、シリンダ３０と、シリンダ３０内に軸方向へ移動可能に挿入されるピストンロッド３２とを有する緩衝器本体３と、ピストンロッド３２の外周であって緩衝器本体３の伸長時に接近するピストン３１とロッドガイド３３の間に設けられ、圧縮されるとピストン３１とロッドガイド３３を離間させる方向へ附勢するばね部材４とを備える。そして、当該ばね部材４が、第一ばね５と、第一ばね５に直列配置される第二ばね６と、第一ばね５と第二ばね６が密着高さになるより前に第一ばね５の収縮を規制する規制部７とを有する。

　上記構成によれば、ばね部材４が機能するストローク領域Ｈで、ばね部材４が緩衝器Ｄ１を収縮方向へ附勢できる。さらに、第一ばね５の収縮を規制部７で規制するのを境にばね部材４のばね定数を切り換えられるので、ばね部材４のばね特性を二段特性にできる。

　そして、このようにばね部材４のばね特性を二段特性にしても、第一ばね５と第二ばね６を直列配置しているので、ばね部材４が径方向に嵩張らず、ばね部材４の取付スペースを確保しやすい。さらに、第一ばね５が密着高さになるのを規制部７で防いでいるので、第一ばね５のバックリングを抑制できる。

　また、上記構成によれば、ばね部材４のばね特性を二段特性にするのに、第一ばね５と第二ばね６の二本のばねを利用しているので、第一ばね５と第二ばね６の設計自由度が向上し、第一ばね５と第二ばね６を所望のばね定数に応じた最適に設計できる。よって、不等ピッチのコイルばねを利用する場合と比較して、ばね部材４を軽量化できる。

　具体的に、例えば、二段特性のばね特性を得るのに不等ピッチのコイルばねを利用する場合、ピッチの小さい小ピッチ部の線材が密着するのを境にばね定数を切り換える。しかし、このような不等ピッチのコイルばねを利用する場合、コイルばねの線径を途中で変更するのが難しい。よって、例えば、小ピッチ部のばね定数を小さくしようとしても、ばね定数に合せて線径を小さくできないので、重量が重くなる。これに対して、本実施の形態では、ばね部材４が直列につながる二本のばね（第一ばね５と第二ばね６）を有し、各ばねの線径を他のばねに影響されずに設定できるので、重量が増すのを抑制できる。

　以上より、本実施の形態の緩衝器Ｄ１によれば、所定のストローク領域Ｈで緩衝器Ｄ１を収縮方向へ附勢するばね部材４のばね特性を二段特性にしても、取付スペース、バックリング、重量増加等の不具合を招かない。よって、ばね特性を二段ばね特性にしたばね部材４を緩衝器Ｄ１に採用しやすい。

　また、本実施の形態において、規制部７は、第一ばね５と第二ばね６とで挟まれるばね受け部７ｂを有し、ピストンロッド３２の外周に摺動自在に装着されている。この場合、シリンダ３０の内周に規制部を摺動自在に装着した場合と比較して、規制部を小型化し、軽量化できる。加えて、ピストンロッド３２の外周に規制部７を装着した状態で組み付けられるので、規制部７の組付作業を容易にできる。

　さらに、本実施の形態において、ばね部材４は、シリンダ３０の内側に設けられ、規制部７は、ばね受け部７ｂに連結されて第一ばね５とシリンダ３０との間に配置されるガイド７ａを有する。そして、ガイド７ａは、第一ばね５の上端（反第二ばね6側端）がガイド７ａの上端（反ばね受け部７ｂ側端）よりも下側（ばね受け部７ｂ側）へ移動するのを防止する。

　換言すると、本実施の規制部７では、第一ばね５の軸方向長さがばね受け部７ｂから突出するガイド７ａの長さ以下になるのを防ぎ、これにより第一ばね５の収縮を規制する。つまり、第一ばね５において、実質的に伸縮可能な領域は、ガイド７ａから突出する部分に限られるので、第一ばね５の収縮可能量の設定が容易である。加えて、本実施の形態では、上記ガイド７ａがピストンロッド３２の外周に摺動自在に装着されている。このため、規制部７とピストンロッド３２の嵌合長が長くなり、ばね受け部７ｂの傾きを防止できる。よって、第一ばね５及び第二ばね６の傾きを抑制できる。

　なお、第一ばね５を圧縮可能で、且つ、第一ばね５が密着高さとなるより前に第一ばね５の収縮を規制できれば、規制部７の構成は、適宜変更できる。例えば、ガイド７ａと第一ばね５との間の隙間を、第一ばね５とシリンダ３０との間の隙間よりも小さくすれば、第一ばね５にバックリングが万が一生じても、第一ばね５がシリンダ３０に接触するより先にガイド７ａに接触する。よって、バックリングによりシリンダ３０の内周が傷付くのを確実に防止できる。

　本実施の形態では、ガイド７ａが筒状であって、第一ばね５がコイルばねであるので、ガイド７ａと第一ばね５との間隔を第一ばね５とシリンダ３０との間隔よりも小さく設定するには、ガイド７ａの外径と第一ばね５の内径との差を、第一ばね５の外径とシリンダ３０の内径との差よりも小さくすればよい。しかし、第一ばね５の収縮の規制によりバックリングを充分に抑制できれば、ガイド７ａ、第一ばね５、及びシリンダ３０の間にそれぞれ形成される隙間の間隔は適宜変更できる。

　さらに、ガイド７ａを第一ばね５の外側（反ピストンロッド３２側）に設け、シリンダ３０の内周に規制部を摺接させてもよい。また、ガイド７ａは、筒状でなくてもよく、例えば、第一ばね５の軸方向に沿って起立する複数の板状部材を第一ばね５の周方向に並べて配置してもよい。

　また、図４に示す規制部７Ａのように、規制部７Ａがピストンロッド３２の外周に摺動自在に装着されるばね受け部７２と、ピストンロッド３２の外周に固定されてばね受け部７２のピストンロッド３２に対する移動を阻止するストッパ部７３とに分割されていてもよい。この場合には、ストッパ部７３でばね受け部７２の移動を阻止すると、第一ばね５の収縮が規制される。

　また、本実施の形態では、第一ばね５が第二ばね６の上側（ピストン３１側）に設けられている。しかし、第一ばね５と第二ばね６の配置は、逆でもよい。例えば、図５に示すように、第一ばね５を第二ばね６の下側（ロッドガイド３３側）に設けてもよい。このような変更は、規制部の構成によらず可能である。

　加えて、ばね部材４を設ける位置も適宜変更できる。より詳しくは、チューブと、チューブ内に軸方向へ移動可能に挿入される軸部材とを有し、伸縮可能な伸縮部材における軸部材の外周であって、伸縮部材の伸長時に接近する二つの部材の間にばね部材４が設けられていればよい。

　具体的に、本実施の形態では、緩衝器本体３が伸縮部材であって、シリンダ３０と、シリンダ３０内に摺動自在に挿入されるピストン３１と、ピストン３１に連結されて下端（一端）がシリンダ３０外へ突出するピストンロッド３２と、シリンダ３０の下端部（一端部）に設けられてピストンロッド３２を摺動自在に軸支するロッドガイド３３とを有する。そして、シリンダ３０が伸縮部材のチューブ、ピストンロッド３２が伸縮部材の軸部材、ピストン３１とロッドガイド３３が伸縮部材の伸長時に接近する二つの部材に相当し、ピストンロッド３２の外周であって、ピストン３１とロッドガイド３３との間にばね部材４が設けられている。このため、ばね部材４を取り付けやすい。

　しかし、例えば、インナーチューブ１１を伸縮部材のチューブ、シリンダ３０を伸縮部材の軸部材として、緩衝器Ｄ１の伸縮時に接近するインナーチューブ１１の上端部とシリンダ３０の下端部との間にばね部材４を設けてもよい。このような変更は、規制部の構成、及び第一ばねと第二ばねの配置によらず可能である。

　また、本実施の形態では、ばね部材４が伸切ばねとして機能する。このため、緩衝器Ｄ１がモトクロス競技に利用されるオートバイのフロントフォークに利用される場合において、着地時における緩衝器Ｄ１の動き出しが良好で、着地時の衝撃をいなす効果が高いので特に有効である。

　なお、緩衝器Ｄ１とばね部材４の用途は、適宜変更できる。例えば、緩衝器Ｄ１は、オートバイ以外の車両に利用されてもよく、フロントフォーク以外の懸架装置に利用されてもよい。また、第二の実施の形態に係る緩衝器Ｄ２のように、ばね部材をバランスばねとして利用してもよく、ばね部材の用途に合わせてばね部材が機能する所定のストローク領域を設定できる。そして、これらの変更は、規制部の構成、第一ばねと第二ばねの配置、及びばね部材を設ける位置によらず可能である。

　＜第二の実施の形態＞
　次に、本発明の第二の実施の形態に係る緩衝器Ｄ２について説明する。図６に示すように、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ２では、第一の実施の形態のコイルばねからなる懸架ばね２をエアばね２Ａに変更し、第一の実施の形態の伸切ばねとして機能するばね部材４をバランスばねとして機能するばね部材４Ａに変更した点で異なる。

　以下、本実施の形態の緩衝器Ｄ２において、第一の形態の緩衝器Ｄ１と異なる構成について詳細に説明し、同じ又は対応する構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。

　チューブ部材１内と緩衝器本体３との間には、液体が貯留されるとともに、その液面上方にエア室Ｇが形成されている。エア室Ｇには、エアが圧縮された状態で封入されている。エア室Ｇ内の圧力は、アウターチューブ１０とインナーチューブ１１を離間させ、緩衝器Ｄ２を伸長方向へ附勢する。本実施の形態では、当該エア室Ｇを有してエアばね２Ａが構成されており、当該エアばね２Ａが車体を弾性支持する懸架ばねとして機能する。

　つづいて、ばね部材４Ａは、第一の実施の形態のばね部材４と同様に、ピストン３１とロッドガイド３３との間に設けられ、圧縮されると弾性力を発揮して緩衝器Ｄ２を収縮方向へ附勢する。そして、本実施の形態では、ばね部材４Ａがバランスばねとして機能する。バランスばねとは、車体を弾性支持する懸架ばねとしてエアばねを利用した場合において、緩衝器の最伸長時におけるエアばねの弾性力を相殺するのに利用されるばねである。

　このように、ばね部材４Ａの機能は、第一の実施の形態のばね部材４と異なるが、ばね部材４Ａの構造は、第一の実施の形態のばね部材４と同じであり、第一ばね５と、第一ばね５に直列配置される第二ばね６と、第一ばね５と第二ばね６が密着高さになるより前に第一ばね５の収縮を規制する規制部７とを有する。よって、ばね部材４Ａの各構成についての詳細な説明は省略する。

　以下、バランスばねとして機能するばね部材４Ａの作動について、図７を参照しながら説明する。

　最伸長状態の緩衝器Ｄ２が最収縮するまでのストローク領域を全ストローク領域とすると、本実施の形態のばね部材４Ａは、全ストローク領域の前半のストローク領域Ｊで圧縮されて弾性力を発揮し、緩衝器Ｄ２を収縮方向へ附勢する。当該ばね部材４Ａによる緩衝器Ｄ２を収縮方向へ附勢する力（収縮方向の附勢力）は、緩衝器Ｄ２の最伸長時に過大となる。反対に、緩衝器Ｄ２が収縮してストローク量が大きくなると、ストローク領域Ｊの終端でばね部材４Ａが伸切り、後半のストローク領域Ｋではその力を発揮しない。

　その一方、懸架ばねとして機能するエアばね２Ａは、緩衝器Ｄ２の全ストローク領域で機能して、緩衝器Ｄ２を伸長方向へ附勢する。よって、ばね部材４Ａが機能するストローク領域Ｊでは、緩衝器Ｄ２全体としてのばね特性が、ばね部材４Ａのばね特性とエアばね２Ａのばね特性の合成の特性となる。しかし、ばね部材４Ａが伸び切った後のストローク領域Ｋでは、緩衝器Ｄ２全体としてのばね特性が、エアばね２Ａのばね特性となる。

　当該エアばね２Ａによる緩衝器Ｄ２を伸長方向へ附勢する力（伸長方向の附勢力）は、緩衝器Ｄ２の最収縮時に最大となり、ストローク量の減少、即ち、緩衝器Ｄ２の収縮に伴い小さくなる。エアばね２Ａのばね特性は、非線形特性であり、コイルばねからなる懸架ばね（例えば、図１の懸架ばね２）のように、弾性力がストローク量に比例して大きくなる比例特性ではない。

　このため、エアばね２Ａからなる懸架ばねのばね特性を後半のストローク領域Ｋの特性に合わせて設定すると、バランスばねを備えていない緩衝器では、前半のストローク領域Ｊで緩衝器全体として伸長方向の力が過剰になり（図７中、点線ｓ１）、車両の乗り心地を悪化させる虞がある。これに対し、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ２では、バランスばねとして機能するばね部材４Ａを備え、当該バランスばね（ばね部材４Ａ）の弾性力で緩衝器Ｄ２の最伸長時におけるエアばね２Ａの弾性力を相殺し、ストローク領域Ｊで緩衝器Ｄ２全体としての伸長方向の力が過剰になるのを防止できるので、車両の乗り心地を良好にできる。

　また、ばね部材４Ａが機能するストローク領域Ｊにおいて、第一ばね５の収縮が規制部７により規制されていない収縮側の領域ｊ１では、ばね部材４Ａのばね定数が直列につながる第一ばね５と第二ばね６の全体のばね定数となる。その一方、ばね部材４Ａが機能するストローク領域Ｊにおいて、第一ばね５の収縮が規制部７で規制される伸長側の領域ｊ２では、ばね部材４Ａのばね定数が第二ばね６単体でのばね定数となり、収縮側の領域ｊ１のばね定数よりも大きくなる。

　このように、ばね部材４Ａのばね特性が二段特性になり、収縮側の領域ｊ１でのばね定数が小さくなる。よって、緩衝器Ｄ２全体としてのばね定数がばね部材４Ａの伸切りを境に急激に変化するのを防止できる。換言すると、ばね部材４Ａが機能するストローク領域Ｊでのばね特性と、ストローク領域Ｋにおけるエアばね２Ａのばね特性のつながりを滑らかにできる。よって、車両の乗り心地を良好にできる。

　さらに、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ２では、バランスばねとして機能するばね部材４Ａの他に、伸切ばね（図示せず）を備えており、当該伸切ばねにより、緩衝器Ｄ２の最伸長時の衝撃を緩和できるようになっている（図７中、点線ｓ２）。

　以下、本実施の形態に係る緩衝器Ｄ２の作用効果について説明する。なお、第一の実施の形態と同様の構成については、同様の効果があり、同様の変更が可能であるので、ここでの詳細な説明を省略する。

　本実施の形態において緩衝器Ｄ２は、エア室Ｇ内の圧力で緩衝器本体（伸縮部材）３を伸長方向へ附勢するエアばね２Ａを有し、本実施の形態に係るばね部材４Ａは、緩衝器Ｄ２の最伸長時におけるエアばね２Ａの弾性力を相殺する弾性力を発揮するバランスばねとして機能する。そして、バランスばねとして機能するばね部材４Ａが第一ばね５、第二ばね６及び規制部７を有し、そのばね特性が二段特性になっている。

　このため、バランスばねが機能するストローク領域Ｊでのばね特性と、エアばね２Ａのばね特性となるストローク領域Ｋでのばね特性のつながりを滑らかにして、車両の乗り心地を良好にできる。

　なお、本実施の形態において、バランスばねとしてのばね部材４Ａが機能するストローク領域Ｊは、緩衝器Ｄ２の全ストローク領域の伸長側の約半分の領域であるが、当該領域は適宜変更できる。また、前述の通り、ばね部材４Ａの用途も適宜変更できる。

　例えば、本発明に係るばね部材が伸切ばねとしての機能とバランスばねとしての機能の両方の機能を担うとしてもよい。具体的には、第一ばね５と第二ばね６の両方でバランスばねとして機能し、第二ばね６単独で伸切ばねとして機能するとしてもよい。この場合には、ＪＰ２０１０－１８５５７２Ａに開示された従来の緩衝器とは異なり、伸切ばねとバランスばねを並列に配置しなくてもよい。

　従来、伸切ばねとバランスばねとを備えた緩衝器の中には、シリンダ内に伸切ばねとバランスばねの両方を並列に設けたものがあるが、シリンダ内に伸切ばねとバランスばねを並列に取り付けるスペースを確保できないことがある。このような場合には、シリンダ内に伸切ばねを設け、シリンダ外にバランスばねを設けることもある。しかし、このような場合にも、シリンダとチューブ部材との間隔が狭く、バランスばねの取付スペースの確保が難しかったり、シリンダと軸方向にずらした位置にバランスばねを取り付けると構造が複雑化したりする問題がある。

　これに対して、本発明に係るばね部材が、伸切ばねとバランスばねの両方を兼ねる場合には、取付スペースを確保し易く、構造が複雑化することもない。そして、このようなばね部材の用途の変更は、規制部の構成、第一ばねと第二ばねの配置、ばね部材を設ける位置、緩衝器の用途によらず可能である。

　以上、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲から逸脱しない限り、改造、変形及び変更が可能である。

　本願は、２０１８年６月２０日に日本国特許庁に出願された特願２０１７－１２０１１３に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　緩衝器であって、
　チューブと、前記チューブ内に軸方向へ移動可能に挿入される軸部材とを有する伸縮部材と、
　前記軸部材の外周であって前記伸縮部材の伸長時に接近する二つの部材の間に設けられ、圧縮されると前記二つの部材を離間させる方向へ附勢するばね部材とを備え、
　前記ばね部材は、第一ばねと、前記第一ばねに直列配置される第二ばねと、前記第一ばねと前記第二ばねが密着高さになるより前に前記第一ばねの収縮を規制する規制部とを有する
　緩衝器。
　請求項１に記載の緩衝器であって、
　前記規制部は、前記第一ばねと前記第二ばねとで挟まれるばね受け部を有し、前記軸部材の外周に摺動自在に装着されている
　緩衝器。
　請求項２に記載の緩衝器であって、
　前記ばね部材は、前記チューブの内側に設けられ、
　前記規制部は、前記ばね受け部に連結されて前記第一ばねと前記軸部材との間に配置されるガイドを有し、
　前記ガイドは、前記第一ばねの反第二ばね側端が前記ガイドの反ばね受け部側端よりもばね受け部側へ移動するのを防止し、
　前記ガイドと前記第一ばねとの間の隙間は、前記第一ばねと前記チューブとの間の隙間よりも小さい
　緩衝器。
　請求項１に記載の緩衝器であって、
　前記ばね部材は、最伸長時の衝撃を緩和する伸切ばねとして機能する
　緩衝器。
　請求項１に記載の緩衝器であって、
　エア室内の圧力で前記伸縮部材を伸長方向へ附勢するエアばねを備え、
　前記ばね部材は、最伸長時における前記エアばねの弾性力を相殺する弾性力を発揮するバランスばねとして機能する
　緩衝器。
　請求項１に記載の緩衝器であって、
　前記伸縮部材は、シリンダと、前記シリンダ内に摺動自在に挿入されるピストンと、前記ピストンに連結されて一端が前記シリンダ外へ突出するピストンロッドと、前記シリンダの一端部に設けられて前記ピストンロッドを摺動自在に軸支するロッドガイドとを有する緩衝器本体であり、
　前記チューブは、前記シリンダであり、
　前記軸部材は、前記ピストンロッドであり、
　前記ばね部材は、前記ピストンロッドの外周であって、前記ピストンと前記ロッドガイドとの間に設けられている
　緩衝器。